JPS63248220A - High frequency oscillation type proximity switch - Google Patents
High frequency oscillation type proximity switchInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
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- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
- H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
- H03K17/952—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils
- H03K17/9537—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit
- H03K17/9542—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit forming part of an oscillator
- H03K17/9547—Proximity switches using a magnetic detector using inductive coils in a resonant circuit forming part of an oscillator with variable amplitude
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は高周波発振型近接スイッチに関し、特に工場等
において用いられ金属板に対してのみ感度を有し工作機
械等の稼動時に生じる切削した金属片や切屑によって誤
動作しないようにした高周波発振型の近接スイッチに関
するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of the Invention] The present invention relates to a high frequency oscillation type proximity switch, and is particularly sensitive to metal plates used in factories and the like, and is sensitive to cut metal pieces and the like generated during the operation of machine tools. This invention relates to a high-frequency oscillation type proximity switch that does not malfunction due to chips.
（従来技術）
一般に高周波発振型近接スイッチは、例えば第４図に示
すように検出コイルＬ１とコンデンサＣＩによって並列
共振回路１が構成され、この並列共振回路１に発振回路
２が接続されて共振周波数の高周波を発振させており、
その発振信号を検波回路３によって検波している。そし
て検出コイルＬ１の近傍に金属体４が接近すれば検出コ
イルＬ１の損失が増加し発振状態が変化するためその振
幅値も低下する。従って検波回路３の出力を比較回路５
に与え所定レベルで弁別して物体検知信号を得て出力回
路６より外部に与えるようにしている。こうすれば発振
回路２の振幅値の低下に基づいて物体の近接を検出する
ことができる。(Prior Art) In general, a high frequency oscillation type proximity switch has a parallel resonant circuit 1 configured by a detection coil L1 and a capacitor CI as shown in FIG. It oscillates a high frequency of
The oscillation signal is detected by a detection circuit 3. If the metal body 4 comes close to the detection coil L1, the loss of the detection coil L1 increases and the oscillation state changes, so that the amplitude value also decreases. Therefore, the output of the detection circuit 3 is compared to the comparison circuit 5.
is applied and discriminated at a predetermined level to obtain an object detection signal and output it to the outside from the output circuit 6. In this way, the proximity of an object can be detected based on the decrease in the amplitude value of the oscillation circuit 2.
従来の高周波発振型近接スイッチでは、金属体の接近に
よる検出コイルＬ１の損失増加分をコイル自身の損失に
対して大きくするために、検出コイル上１自身のコンダ
クタンスができるだけ小さくなる周波数を発振周波数と
していた。ここで検出コイルＬ１のクォリティファクタ
をＱ、インダクタンスをり、共振周波数をｆ、並列コン
デンサＣ１の容量をＣとすると、検出コイルＬｌのコン
ダクタンスｇ。は（１１式で表される。In conventional high-frequency oscillation type proximity switches, in order to increase the loss increase in the detection coil L1 due to the approach of a metal object compared to the loss of the coil itself, the oscillation frequency is set to the frequency at which the conductance of the detection coil L1 itself is as small as possible. there was. Here, if the quality factor of the detection coil L1 is Q, the inductance is subtracted, the resonant frequency is f, and the capacity of the parallel capacitor C1 is C, then the conductance of the detection coil L1 is g. is expressed by equation (11).
８゜＝□ ・−・・−・（１）
■
一般に高周波発振型近接スイッチの検出コイルに金属体
が近接すると、金属体に渦電流が流れるため、検出コイ
ルＬ１のリアクタンスが低下し発振周波数が高くなり、
検出コイルＬｌのＱも低下するため検出コイルＬ１のコ
ンダクタンスが増加する。このとき共振回路の共振点コ
ンダクタンスｇｔは、その変化分をΔｇとして（２）弐
で与えられる。8゜=□ ・−・・−・(1) ■ Generally, when a metal object comes close to the detection coil of a high frequency oscillation type proximity switch, an eddy current flows through the metal object, reducing the reactance of the detection coil L1 and lowering the oscillation frequency. get high,
Since the Q of the detection coil Ll also decreases, the conductance of the detection coil L1 increases. At this time, the resonance point conductance gt of the resonance circuit is given by (2)2, where the change is Δg.
ｇｔ””ｇｏ＋Δｇ −・・・−（２）そして高感度で
物体を検出するためにはコンダクタンスの変化分、即ち
Δｇ／ｇｏを大きくする必要があり、元の検出コイルＬ
１のコンダクタンスｇ０をできる限り小さくすることが
好ましい。そして検出コイルＬｌのＱは、周波数ｆに対
するリアクタンスωＬとコイルＬ１自身の内部抵抗ｒと
の比（ωＬ ／ ｒ ）で表される。従って周波数ｆが
大きくなるとＱも増加するが、線間の分布容量や表皮効
果のため第５図に周波数ｆに対するグラフを示すように
、検出コイルに固有のある周波数でピークに達する。実
際にはこのピークの周波数に近い周波数が発振周波数と
して選択される。この結果従来の高周波発振型近接スイ
ッチでは、発振周波数は数百ＫＨｚ乃至ＩＭＨｚ程度に
選択されていた。gt""go+Δg -...-(2) And in order to detect an object with high sensitivity, it is necessary to increase the change in conductance, that is, Δg/go, and the original detection coil L
It is preferable to make the conductance g0 of 1 as small as possible. The Q of the detection coil Ll is expressed by the ratio (ωL/r) between the reactance ωL with respect to the frequency f and the internal resistance r of the coil L1 itself. Therefore, as the frequency f increases, the Q also increases, but due to the distributed capacitance between the lines and the skin effect, it reaches a peak at a certain frequency specific to the detection coil, as shown in the graph of frequency f in FIG. Actually, a frequency close to this peak frequency is selected as the oscillation frequency. As a result, in conventional high-frequency oscillation type proximity switches, the oscillation frequency has been selected to be approximately several hundred KHz to IMHz.
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながらこのような従来の高周波発振型近接スイッ
チでは、金属体の形状に対応した発振周波数の選択は行
われていない。例えば金属体が鉄やアルミニウムの切屑
である場合にも鉄板やアルミニウム板等の場合と同様に
感度を有し、これらの金属片を検出してしまう。そのた
め工場等において工作機械と共にこのような近接スイッ
チを使用した場合には、検出しようとする鉄板やアルミ
ニウム板等の物体の他に、工作機械の稼動によって生ず
る切屑が検出面に付着したり堆積した場合でも検出して
しまうという問題点があった。特に金属体の切削時には
切削オイルが用いられるため切屑が近接スイッチの表面
に付着し易く、誤動作が生じ易いという問題点があった
。(Problems to be Solved by the Invention) However, in such conventional high frequency oscillation type proximity switches, the oscillation frequency is not selected in accordance with the shape of the metal body. For example, even if the metal object is a scrap of iron or aluminum, it has the same sensitivity as in the case of an iron plate, an aluminum plate, etc., and these metal pieces are detected. Therefore, when such a proximity switch is used with a machine tool in a factory, etc., in addition to the object such as a steel plate or aluminum plate to be detected, there is a risk that chips generated by the operation of the machine tool may adhere to or accumulate on the detection surface. There was a problem in that it was detected even in the case of In particular, since cutting oil is used when cutting metal objects, chips tend to adhere to the surface of the proximity switch, resulting in a problem that malfunctions are likely to occur.
本発明はこのような従来の高周波発振型近接スイッチの
問題点に鑑みてなされたものであって、板状の比較的大
きな金属体に対してのみ感度を有し、金属体の切屑が付
着してもこれらを検出しないようにすることを技術的課
題とする。The present invention was made in view of the problems of conventional high-frequency oscillation type proximity switches, and is sensitive only to relatively large plate-shaped metal bodies, and does not allow chips from the metal bodies to adhere. The technical challenge is to prevent these from being detected even when they are detected.
（問題点を解決するための手段）
本発明は発振コイルを有する発振回路と、発振回路から
得られる発振出力を検波する検波回路と、平滑回路の出
力を所定闇値レベルと比較する比較回路と、比較回路の
比較出力に基づいて物体の近接を検出する高周波発振型
近接スイッチであって、発振回路の発振周波数を３〜３
０ Ｋ Ｈｚの範囲としたことを特徴とするものである
。(Means for Solving the Problems) The present invention includes an oscillation circuit having an oscillation coil, a detection circuit that detects the oscillation output obtained from the oscillation circuit, and a comparison circuit that compares the output of the smoothing circuit with a predetermined dark value level. , a high frequency oscillation type proximity switch that detects the proximity of an object based on the comparison output of a comparison circuit, the oscillation frequency of the oscillation circuit being 3 to 3.
It is characterized in that it is in the range of 0 KHz.
工作機械の稼動によって生じる金属片が集積した場合に
はそれらの切屑は多数の導電体小片がある抵抗値で連結
されたものと考えられ、−力検出すべき鉄板やアルミニ
ウム板は小さな抵抗値で一連に繋がっているものである
。従って周波数が高い場合は、渦電流起電力が大きいた
め金属板と金属片のいずれの場合も渦電流が流れ易い。When metal pieces generated by the operation of a machine tool accumulate, they are considered to be a large number of small conductive pieces connected with a certain resistance value, and - the iron plate or aluminum plate whose force is to be detected has a small resistance value. It is a series of connected things. Therefore, when the frequency is high, the eddy current electromotive force is large, so eddy currents tend to flow in both the metal plate and the metal piece.
周波数が低くなれば渦電流起電力が小さくなり、金属板
では渦電流が流れるが金属片では渦電流が流れ難くなる
。従って発振周波数を低くすることによって、金属体の
近接に伴って生じる渦電流の大きさによって金属片と金
属板とを識別して検出することができる。第２図は検出
コイルに非磁性体の金属板を接近させた場合の検出コイ
ルの正規化インピーダンスの変化を示すグラフである。As the frequency becomes lower, the eddy current electromotive force becomes smaller, and although eddy current flows in a metal plate, it becomes difficult for eddy current to flow in a metal piece. Therefore, by lowering the oscillation frequency, it is possible to distinguish and detect a metal piece and a metal plate based on the magnitude of eddy current generated as the metal object approaches. FIG. 2 is a graph showing changes in the normalized impedance of the detection coil when a non-magnetic metal plate is brought close to the detection coil.
本図において左上点は金属体が近接しておらずリアクタ
ンスの変化がなく渦電流によって生じる抵抗骨もない状
態を示している。この図において金属体を検出コイルに
近接させると、コイルＬ１の半径ｒ。In this figure, the upper left point shows a state where metal bodies are not close to each other, there is no change in reactance, and there is no resistance bone caused by eddy current. In this figure, when the metal body is brought close to the detection coil, the radius r of the coil L1.
と物体までの距Ｈ１，（ｏｏ〜０）により定まる正規化
距離ｊ２１／ｒ１がｏｏ〜０まで変化する。図中の各曲
線はこの正規化距離に対するリアクタンスと抵抗、即ち
コイルの損失の変化を示すものである。The normalized distance j21/r1 determined by the distance H1, (oo~0) to the object changes from oo~0. Each curve in the figure shows changes in reactance and resistance, ie, coil loss, with respect to this normalized distance.
コイル自身のインピーダンスをＺｏ ＝ｒｏ＋ｊωＬ０
、金属体を接近させた場合のコイルのインピーダンスを
Ｚ＝ｒ、＋Δｒ＋ｊωＬとし、縦軸にωＬ／ωＬｏ＋
横軸にΔｒ／ωＬ０をプロットしたものである。そして
グラフの各点の数字は次式で示される正規化周波数Ｆを
示している。The impedance of the coil itself is Zo = ro + jωL0
, the impedance of the coil when the metal bodies are brought close together is Z=r, +Δr+jωL, and the vertical axis is ωL/ωLo+
Δr/ωL0 is plotted on the horizontal axis. The numbers at each point on the graph indicate the normalized frequency F expressed by the following equation.
）’ ＝ ２πｒ ｐ ａ ｒ ” −−−−（３）ｆ
：コイルに与える周波数
μ：金金属透磁率
σ：金金属導電率
ｒ：コイルの半径
このグラフは非磁性体に対して成り立ち、例えばアルミ
ニウムについては透磁率μ（＝１゜２５７ ｘ １０−
’ （Ｈ／ｍ））、導電率ｔｐ （＝３．６４ｘｌＯ’
（１／Ωｍ））及びコイルの半径（例えば７．５Ｘ
１０−’ （ｍ〕）を代入すると、実際の周波数と正規
化周波数とは次式の関係が成り立つ。)' = 2πr p a r ” -----(3) f
: Frequency given to the coil μ: Gold metal magnetic permeability σ: Gold metal conductivity r: Coil radius This graph holds true for non-magnetic materials. For example, for aluminum, the magnetic permeability μ (=1°257 x 10-
' (H/m)), conductivity tp (=3.64xlO'
(1/Ωm)) and the radius of the coil (e.g. 7.5X
When 10-' (m) is substituted, the following relationship holds between the actual frequency and the normalized frequency.
ｆ ＝ ６１．８４ｘ Ｆ （Ｈｚ）
第２図に括弧で示す値はこの式を用いて算出された実際
の周波数を示すものである。f = 61.84x F (Hz) The value shown in parentheses in FIG. 2 indicates the actual frequency calculated using this formula.
前述したように従来の高周波発振型近接スイッチは数百
ＫＨｚ以上の周波数を用いているため正規化周波数も極
めて高い領域、例えば第２図のＡで示す領域が用いられ
ていた。この領域は金属の導電率が小さくなると損失分
が大きくなる傾向があり、小さい金属片を検出し易い領
域である。一方正規化周波数を低くした場合には、範囲
Ｂに示すように金属の導電率が小さくなると損失分が小
さくなる傾向があり、金属片を検出し難い領域である。As mentioned above, since the conventional high frequency oscillation type proximity switch uses a frequency of several hundred KHz or more, the normalized frequency is also in an extremely high range, for example, the range shown by A in FIG. 2. In this region, the loss tends to increase as the conductivity of the metal decreases, and small metal pieces are easily detected in this region. On the other hand, when the normalized frequency is lowered, the loss tends to decrease as the conductivity of the metal decreases, as shown in range B, which is a region in which it is difficult to detect metal pieces.
本発明は比較的大きい金属物体の近接に対して抵抗値、
即ちコイルの損失分の変化が大きく、金属片に対しては
その変化が少なくなる低い周波数の領域を用いるように
したものである。尚ここで示した領域Ｂより周波数が低
（なれば後述するように鉄板が近接したときにその近接
を検出することができなくなる。The present invention provides resistance value,
In other words, a low frequency region is used in which the change in the loss of the coil is large and the change is small for the metal piece. Note that if the frequency is lower than the region B shown here (as will be described later), it will not be possible to detect the proximity of the iron plate when it approaches.
（作用）
このような特徴を有する本発明によれば、高周波発振型
近接スイッチの発振周波数を従来の近接スイ・７チより
も大幅に低い３〜３０ Ｋ Ｉｌｚの周波数としている
。従って板状の物体が近接すれば渦電流が流れて抵抗が
変化しこれを検出することができるが、金属片について
は渦電流があまり流れず抵抗値の変化分が少なくなる。(Function) According to the present invention having such characteristics, the oscillation frequency of the high frequency oscillation type proximity switch is set to a frequency of 3 to 30 K Ilz, which is significantly lower than that of the conventional proximity switch 7-chi. Therefore, when a plate-shaped object approaches, an eddy current flows and the resistance changes, which can be detected, but with a metal piece, the eddy current does not flow so much that the amount of change in resistance value is small.
（発明の効果）
そのため本発明によれば、鉄やアルミニウム等の板状の
金属検出体に対しては感度を有しこれらの物体の近接を
検出することができるが、これらの物体を切削した切片
や切屑等が近接した場合にはこれらを検出す゛ることが
なくなる。従って工作機械と共に近接スイッチを用いる
場合には、工作機械の稼動により生じる金属の切屑に影
響されることがなくなる。そのため本発明による近接ス
イッチを用いた場合には、制御システムの信転性を大幅
に向上させることができ、極めて有用である。(Effects of the Invention) Therefore, according to the present invention, although it is sensitive to plate-shaped metal objects such as iron and aluminum and can detect the proximity of these objects, it is possible to detect the proximity of these objects. If sections, chips, etc. are close together, they will not be detected. Therefore, when the proximity switch is used with a machine tool, it is not affected by metal chips produced by the operation of the machine tool. Therefore, when the proximity switch according to the present invention is used, the reliability of the control system can be greatly improved, and it is extremely useful.
第１図は本発明の一実施例による交流二線式の高周波発
振型近接スイッチの回路構成を示す図である。本図にお
いて入力端子１１．１２には全波整流用のダイオードブ
リッジＤＢが接続されている。ダイオードブリッジＤＢ
の正極端にスイッチング用のサイリスタＳＣＲとツェナ
ダイオードＺＤ１を有するスイッチング回路１３が接続
される。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an AC two-wire high frequency oscillation type proximity switch according to an embodiment of the present invention. In this figure, a diode bridge DB for full-wave rectification is connected to input terminals 11 and 12. diode bridge DB
A switching circuit 13 having a switching thyristor SCR and a Zener diode ZD1 is connected to the positive end of the switch.
ツェナダイオードＺＤ１はサイリスタＳＣＲが導通する
場合に各部に一定の電圧を供給するためのものであり、
それに並列に動作表示用の発光ダイオードＤ１が接続さ
れ、更にダイオードＤ２を介してツェナダイオードＺＤ
２及び平滑用コンデンサＣ２から成る定電圧回路１４が
接続される。この近接スイッチは検出コイルＬ２及びコ
ンデンサＣ３から成る並列共振回路を有するハートレー
型の発振回路１５が設けられている。発振回路１５はコ
イルし２のホットエンドにダイオード接続されたトラン
ジスタＴｒ２を介してトランジスタＴｒｉのベースを接
続し、抵抗Ｒ１と発振コイルＬ２の温度変化を補償する
サーミスタＲ２と抵抗Ｒ３の並列接続体及び抵抗Ｒ４を
介してエミッタをコイルＬ２の中点タップに接続して構
成される。トランジスタＴｒ２はトランジスタＴｒｉの
ベース・エミッタ間の電圧を温度補償するためのトラン
ジスタであって、その発振出力はエミッタより積分回路
１６に与えられる。積分回路１６はコレクタが電源端に
接続されエミッタに平滑用コンデンサＣ４が接続されて
おり、その積分出力は比較回路１７に与えられる。比較
回路１７はトランジスタＴｒ３のエミッタ電圧を分圧す
る抵抗Ｒ５，Ｒ６とその中点に制御されたトランジスタ
Ｔｒ４を有しており、積分回路１６の出力に基づいて発
振振幅を弁別する回路である。その出力はトランジスタ
Ｔｒ４のコレクタより抵抗Ｒ７を介してサイリスタＳＣ
Ｒのゲートに与えられている。The Zener diode ZD1 is for supplying a constant voltage to each part when the thyristor SCR is conductive.
A light emitting diode D1 for operation display is connected in parallel to it, and a Zener diode ZD is further connected via a diode D2.
A constant voltage circuit 14 consisting of a smoothing capacitor C2 and a smoothing capacitor C2 is connected thereto. This proximity switch is provided with a Hartley type oscillation circuit 15 having a parallel resonant circuit consisting of a detection coil L2 and a capacitor C3. The oscillation circuit 15 connects the base of a transistor Tri to the hot end of the coil 2 through a diode-connected transistor Tr2, and includes a parallel connection of a thermistor R2 and a resistor R3 to compensate for temperature changes in the resistor R1 and the oscillation coil L2. It is constructed by connecting the emitter to the center tap of the coil L2 via a resistor R4. The transistor Tr2 is a transistor for temperature compensating the voltage between the base and emitter of the transistor Tri, and its oscillation output is given to the integrating circuit 16 from the emitter. The integrating circuit 16 has a collector connected to a power supply terminal and an emitter connected to a smoothing capacitor C4, and its integrated output is given to a comparing circuit 17. The comparator circuit 17 includes resistors R5 and R6 that divide the emitter voltage of the transistor Tr3, and a transistor Tr4 controlled at the midpoint thereof, and is a circuit that discriminates the oscillation amplitude based on the output of the integrating circuit 16. The output is connected to the thyristor SC via the resistor R7 from the collector of the transistor Tr4.
It is given to the gate of R.
ここで本実施例では既に説明したように低い発振周波数
を選択している。例えば検出コイルＬ２として０．０６
φの導線を用いて８００Ｔとして検出コイルＬ２ａを構
成し、並列接続したコンデンサＣ３の静電容量を例えば
０．０１μＦとする。このとき検出コイルＬ２ａのイン
ダクタンスを２．５ｘｌＯ−” （Ｈ）とすると、発振
回路１５の発振周波数ｆは１０ＫＨｚとなる。又０，１
４φの導線を用いて６００ Ｔとして構成された検出コ
イルＬ２ｂのインダクタンスを３．３８ＸＩＯ−” （
Ｈ） 、共振コンデンサＣ３の静電容量を０．０３μＦ
とすると、発振周波数は５ＫＨｚとなる。Here, in this embodiment, as already explained, a low oscillation frequency is selected. For example, as detection coil L2, 0.06
The detection coil L2a is constructed using a conductive wire of φ of 800T, and the capacitance of the capacitor C3 connected in parallel is set to, for example, 0.01 μF. At this time, if the inductance of the detection coil L2a is 2.5xlO-'' (H), the oscillation frequency f of the oscillation circuit 15 is 10KHz.
The inductance of the detection coil L2b configured as 600 T using a 4φ conductor is 3.38XIO-" (
H), the capacitance of resonance capacitor C3 is 0.03 μF.
Then, the oscillation frequency will be 5KHz.
このように従来の高周波発振型近接スイッチに用いられ
る発振周波数より極めて低い周波数帯を用いる。In this way, a frequency band much lower than the oscillation frequency used in conventional high frequency oscillation type proximity switches is used.
さて次に示す表１１表２は検出対象を鉄板及びアルミニ
ウム板としたときに発振周波数を１００ ｆｌｚ〜５０
０ Ｋ Ｈｚまで変化させたときの検出物体の近接に対
する検出コイルＬ２のコンダクタンスｇアの変化を示す
表である。又表３は検出対象をアルミニウムの切屑とし
、１■ｌの間隔でアルミニウムの切屑を配置したとき及
びアルミニウムの切屑を密接させたときと５ ｋｇの加
重で押圧したときのコンダクタンスｇ、の変化を示す表
である。尚、これらの表においてコンダクタンスの単位
はシーメンス（Ｓ）を用いている。Now, Table 11 and Table 2 shown below show the oscillation frequency between 100 flz and 50 flz when the detection target is an iron plate and an aluminum plate.
It is a table showing the change in the conductance ga of the detection coil L2 with respect to the proximity of the detection object when the frequency is changed to 0 KHz. In addition, Table 3 shows the changes in conductance g when the detection target is aluminum chips, and when the aluminum chips are arranged at 1 l intervals, when the aluminum chips are brought close together, and when pressed with a load of 5 kg. This is a table showing In addition, in these tables, the unit of conductance is Siemens (S).
（以下余白）
表１
表２
表３
切屑を検出することなく検出すべき金属体を検出するた
めには、切屑を検出面に押し付けたときの検出コイルの
コンダクタンスよりも検出すべき金属体を接近させたと
きの検出コイルのコンダクタンスの方が大きくてはなら
ない。金属体の接近による検出コイルのコンダクタンス
はその接近距離によっても変わるので、横軸に周波数を
とり縦軸に金属体の接近距離をとって上記の条件を満足
する範囲を検出可能の範囲として表すことができる。第
３図はこの検出可能領域を示すグラフであって、周波数
に対する検出可能距離を示している。(Leaves below) Table 1 Table 2 Table 3 In order to detect the metal object to be detected without detecting chips, it is necessary to move the metal object closer than the conductance of the detection coil when the chips are pressed against the detection surface. The conductance of the detection coil when The conductance of the detection coil due to the approach of a metal object also changes depending on the approach distance, so the range that satisfies the above conditions is expressed as the detectable range by taking the frequency on the horizontal axis and the approach distance of the metal object on the vertical axis. Can be done. FIG. 3 is a graph showing this detectable area, and shows the detectable distance versus frequency.
曲線Ｃ１はアルミニウムの切屑を５ ｋｇの圧力で押圧
したときのコンダクタンスよりも大きなコンダクタンス
変化が得られる鉄板の検出可能範囲を示す曲線であり、
曲＆５ＩＣ２はアルミニウム板の検出可能範囲である。Curve C1 is a curve showing the detectable range of a steel plate where a change in conductance is larger than that when pressing aluminum chips with a pressure of 5 kg.
Song &5IC2 is the detectable range of the aluminum plate.
曲線Ｄ１及びＤ２はアルミニウムの切屑を距離Ｏ（検出
面に積もっている状態）としたときのコンダクタンスよ
りも大きなコンダクタンスが得られる鉄板及びアルミニ
ウム板の検出可能範囲を示す曲線である。ここで曲線Ｃ
Ｉは周波数が２ＫＩＩｚ以下になると鉄板を接近させた
ときコイルのインダクタンスが増加し、逆にコイルの損
失が低下することによって検出できなくなる領域が存在
していることを表している。従って周波数３ Ｋ Ｉｌ
ｚ以上となるように発振回路１５の周波数を設定する必
要がある。一方円波数の上限としては、アルミニウム板
を検出可能とするためには少なくとも１００ Ｋ ｆｉ
ｚ以下である必要があるが、近接スイッチとして十分使
用できるためには鉄板に対しである程度以上の検出距離
が必要となる。この検出距離を例えば８顛以上を必要と
するものとすると、曲線ＤＩより発振周波数は３０ＫＩ
（ｚ以下である必要がある。従って近接スイッチの発振
周波数としては３ＫＨｚ〜３０ＫＨｚの範囲、好ましく
は鉄板に対してより大きな検出距離を実現するために３
〜１５Ｋｌｌｚの範囲とする。更にアルミニウムの切屑
が近接スイッチに押付けられても鉄板と誤検出しないよ
うにするためには、３〜８ＫＨｚの周波数の範囲とする
ことが好ましい。Curves D1 and D2 are curves showing the detectable range of iron plates and aluminum plates in which a conductance larger than the conductance when aluminum chips are placed at a distance O (in a state where they are piled up on the detection surface) is obtained. Here curve C
I indicates that when the frequency is 2KIIz or less, the inductance of the coil increases when the iron plate is brought close to it, and conversely, the loss of the coil decreases, so that there is a region where detection is no longer possible. Therefore frequency 3 K Il
It is necessary to set the frequency of the oscillation circuit 15 so that it is equal to or higher than z. On the other hand, the upper limit of the circular wave number is at least 100 K fi in order to be able to detect an aluminum plate.
z or less, but in order to be sufficiently usable as a proximity switch, a detection distance of at least a certain level with respect to the iron plate is required. If this detection distance is required to be, for example, 8 or more, the oscillation frequency is 30K from the curve DI.
(need to be less than or equal to
-15 Kllz. Furthermore, in order to prevent erroneously detecting an iron plate even if aluminum chips are pressed against the proximity switch, it is preferable to set the frequency in the range of 3 to 8 KHz.
このような周波数を選択すれば鉄板及びアルミニウムの
金属板に対しては所定の検出距離で物体の近接を検出す
ることができるが、切屑等アルミニウムの破片等を近接
させた場合には検出することはない。従って本発明によ
る近接スイッチは、検出対象の物体の形状に基づいてそ
の有無を検出することができる近接スイッチとすること
が可能である。If such a frequency is selected, it is possible to detect the proximity of an object at a predetermined detection distance to steel plates and aluminum metal plates, but it is difficult to detect objects such as chips or other aluminum fragments when they are brought close to the plate. There isn't. Therefore, the proximity switch according to the present invention can be a proximity switch that can detect the presence or absence of an object to be detected based on its shape.
尚ここで示したコイルの定数は一例であって前述した周
波数の範囲を保ちつつできるだけ高いＱが得られるよう
にコイルの巻数、インダクタンスを選択するものとする
。Note that the coil constants shown here are just examples, and the number of turns and inductance of the coil are selected so as to obtain as high a Q as possible while maintaining the above-mentioned frequency range.
本実施例は通常のハートレー型発振回路を用いた近接ス
イッチを示しているが、他の方式の発振回路を用いても
同様の効果が得られることはいうまでもない。Although this embodiment shows a proximity switch using a normal Hartley type oscillation circuit, it goes without saying that similar effects can be obtained using other types of oscillation circuits.
第１図は本発明の一実施例による高周波発振型近接スイ
ッチの構成を示す回路図、第２図は検出体に流れる渦電
流磁束の周波数軌跡を示すグラフ、第３図は本実施例に
よる検出コイルの周波数とアルミニウムの切屑を押し付
けた場合および接触させた場合の検出コイルのコンダク
タンスを闇値としたときの検出可能距離の変化を示すグ
ラフ、第４図は通常の高周波発振型近接スイッチの構成
を示すブロック図、第５図は周波数に対するコイルのク
ォリティファクタ（Ｑ）の変化を示すグラフである。
１３・−・・・−・スイッチング回路 １４・−・・
・一定電圧回路 １５・・−・・・−発振回路 １
６・−・−・積分回路１７・・−・−比較回路 Ｌｌ
、Ｌ２−・−検出コイルＣ１，Ｃ３・・−・共振コンデ
ンサ
特許出願人 立石電機株式会社
特許出願人 本田技研工業株式会社代理人 弁理士
岡本官喜（他１名）
第２図
０ ０．０２ ０．０４ ０．０６ ０．０８
０．１０キ蝉鱈＾）Fig. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a high-frequency oscillation type proximity switch according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a graph showing the frequency locus of eddy current magnetic flux flowing through the detection object, and Fig. 3 is a detection according to the present embodiment. A graph showing changes in the detectable distance when the coil frequency and the conductance of the detection coil are taken as dark values when pressed and in contact with aluminum chips. Figure 4 shows the configuration of a normal high-frequency oscillation type proximity switch. FIG. 5 is a graph showing changes in the quality factor (Q) of the coil with respect to frequency. 13・−・・・Switching circuit 14・−・・
・Constant voltage circuit 15...--Oscillation circuit 1
6・-・-・Integrator circuit 17・・・・-Comparison circuit Ll
, L2--Detection coil C1, C3... Resonance capacitor Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. Patent applicant Honda Motor Co., Ltd. Agent Patent attorney Kanki Okamoto (and 1 other person) Figure 2 0 0.02 0.04 0.06 0.08
0.10 pieces of cod ^)
Claims (1)
と、 前記平滑回路の出力を所定閾値レベルと比較する比較回
路と、 前記比較回路の比較出力に基づいて物体の近接を検出す
る高周波発振型近接スイッチにおいて、前記発振回路の
発振周波数を３〜３０ＫＨｚの範囲としたことを特徴と
する高周波発振型近接スイッチ。(1) An oscillation circuit having an oscillation coil, a detection circuit that detects the oscillation output obtained from the oscillation circuit, a comparison circuit that compares the output of the smoothing circuit with a predetermined threshold level, and based on the comparison output of the comparison circuit. 1. A high frequency oscillation type proximity switch for detecting the proximity of an object by using a high frequency oscillation type proximity switch, characterized in that the oscillation frequency of the oscillation circuit is set in a range of 3 to 30 KHz.
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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- 1988-04-05 EP EP88105410A patent/EP0286057B1/en not_active Expired - Lifetime
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